Neuer Laserlötprozess: automatisch, schnell, berührungslos
Für Fertigungsprozesse mit kleineren Stückzahlen hat das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) einen automatisierten Laserlötprozess entwickelt, mit dem sich Entlackung und Kontaktierung in einem einzigen Schritt bewerkstelligen lassen.
Der automatisierte Laserlötprozess des Fraunhofer ILT ist erstmals auf der Productronica zu sehen. Er soll eine höhere Prozessgeschwindigkeit und eine bessere Reproduzierbarkeit in der Fertigung bieten. Interessant ist das neue berührungslose Verfahren im Hinblick auf die zunehmende Miniaturisierung von Baugruppen, da die Abmessungen der Anschluss-Pads auf einige hundert Mikrometer reduziert werden können.
Mit dem Laserlötprozess lassen sich Entlackung und Kontaktierung in einem einzigen Prozessschritt abwickeln. Die Reproduzierbarkeit des Verfahrens wird durch eine integrierte, auf pyrometrischen Sensoren basierenden Prozessüberwachung und -regelung gesteigert. Mit einem automatisierten Laserlötprozess lassen sich auch Einzelstücke fertigen, die Rüstzeiten für die Umstellung der Fertigung auf unterschiedliche Baugruppen sind gering. Anwendungsfelder sind Produkte der Medizin- oder auch Sensortechnik, bei denen die Kontaktierung von lackisolierten Spulendrähten an Anschlusspads auf einer Platine von Bedeutung ist.
Aufgrund fehlender Automatisierungseinrichtungen werden bei diesen Produkten häufig noch die Kontaktierungen in einem manuellen Lötprozess durchgeführt. Aufgrund der Komplexität des Prozesses und der Geometrie der Bauteile ist der Fertigungsprozess nur schwer reproduzierbar. Die Qualität der Lötverbindung hängt stark von der durchführenden Person ab.
Damit die isolierende Lackschicht vom Draht entfernt wird, ist es erforderlich, dass der heiße Lötkolben mehrfach mit einem gewissen Anpressdruck über den einzelnen Draht geführt wird, so dass der Isolierlack schmilzt und die blanke Drahtoberfläche mit dem flüssigen Lot unmittelbar in Kontakt kommt. Diese Methode ist nicht nur zeitraubend, sondern sie birgt auch die Gefahr, dass insbesondere bei sehr dünnen Lackdrähten < 100 µm der anzuschließende Drahtabschnitt abreißt oder dass keine einwandfreie elektrische Kontaktierung zustande kommt. Alternativ wird die Ab-Isolierung des Drahtes chemisch oder mechanisch durchgeführt. Beide Verfahren sind unzureichend. Sie sind komplex und können gerade im Hinblick auf eine Miniaturisierung der Baugruppen sowie eine in den Fügeprozess integrierte zwingend erforderliche Entlackung der Drähte (z.B. bei Ab-Isolierung direkt an der Baugruppe) nicht angewendet werden.
Das Laserlötverfahren soll vor allem kleine und mittelständische Unternehmen dabei unterstützen, ihre Fertigung zu automatisieren. Fertigungseinrichtungen müssen möglichst ohne Umstellung auf unterschiedlichste Produkte übertragbar sein. Diesen Anforderungen sehen sich vor allem kleine und mittelständische Unternehmen ausgesetzt, die mit kleinen und mittleren Stückzahlen Marktsegmente besetzen, die von Massenfertigungseinrichtungen nicht bedient werden können.
Halle B3, Stand 145, www.ilt.fraunhofer.de
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